美国页岩气开发现状及革命成功原因分析

美国页岩气开发改变世界能源格局，将迎来压裂设备更新周期。

美国是世界上页岩气勘探开发时间最长、程度最高、研究工作开展最多 的国家，开发历史长达百余年，也是迄今为止唯一实现页岩气大规模商 业化开发的国家。2021 年，美国页岩气日均产量约 747 亿立方英尺，占 当时天然气产量的 80%，而在 2010 年，该比率仅为 32%。页岩气产量爆 发式增长，使美国能源使用成本明显下降，这一突破被称为美国页岩气 革命。

非常规燃料免税政策助力美国页岩气商业性开采快速发展。美国页岩气 勘探开发历史可追溯 1821 年，当年美国第一口商业页岩气 井在纽约州 阿帕拉契亚盆地泥盆系诞生，比北美第一口油井早 38 年。1976 年美国 能源部启动东部页岩气项目，到上世纪 80 年代页岩气开采 技术取得进 展，典型特征就是水平井技术被运用于页岩气开发，这是美 国乃至全球 页岩气发展史上具有里程碑意义的事件。然而，直到 1980 年非常规燃料 免税政策实施以后，美国页岩气广泛的商业性开采才得到快速发展。2000 年以后，得益于高气价、页岩储层描述技术以及钻井和完井技术的进步， 页岩气成为有价值的勘探开采对象。2021 年，美国页岩气产量达到 7721 亿立方米，同比增长 4.30%。

美国页岩气革命成功具备四大因素：资源禀赋、压裂技术、政策支持、 管网设施。 1）较为独特的资源禀赋优势。据 EIA 数据，截至 2021 年底，美国的 页岩气证实储量为 393.8 万亿立方英尺，约占当年美国天然气总证实 储量的 63%。美国页岩气具有埋藏深度适中（大约在 180-2000 米）、 单层厚度大（30-50 米）、总厚度超过 500 米、基质渗透率高（大于 100mD）、成熟度适中（Ro 在 1.4%-3.5%）、有机碳含量大（大于 2%）、 页岩脆性好（硅含量大于 35%）等特点。而且，美国页岩气富集区多 集中在平原地区，地广人稀且远离沿海等经济发达及人口聚集地，有 利于修建公路和机动运输、打钻等系列开采活动的实施及大面积占地， 从而为商业化开发奠定良好的基础。此外，美国拥有较为丰富的水资 源，从而为页岩气开采技术的顺利应用提供很大的便利。

2）压裂技术等带来的成本优势突出。经过多年探索，美国研发出一 套先进的页岩气开采技术，主要有水平钻井和压裂技术，其中压裂技术分为清水压裂、分段压裂、重复压裂和同步压裂。以水力压裂为例， 与常规压裂不同，水力压裂利用页岩较高的脆性，使用清水压裂，不 加或加入少量的支撑剂，能够产生密集的裂缝网络，极大的提高了地 层的渗流能力，因此页岩气井才能具有商业价值的产量。这些技术能 够有效提高单井产能，延长开采期限，叠加产量提高带来的规模效应， 从而使得页岩气开采成本得以控制。此外，科学合理的选矿提高了页 岩气的开采效率，规模化的推广普及最终使得美国页岩气产量大幅提 升。

3）美国政府全面的政策支持优势。早在 20 世纪 30 年代，美国联邦 政府就出台了规范天然气行业的法案《天然气法》，上世纪 50-80 年 代初是美国能源战略的保守主义时期，先后颁布一些列法规政策限制 石油出口，正是这一时期，美国页岩气完成了从发现到工业化生产的 转变。此后，美国政府又先后出台《能源政策法》、《能源意外获利 法》、《气候变化行动计划》等，其中《能源意外获利法》规定了非 常规能源开发税收补贴政策。此外，美国还专门设立非常规油气资源 研究基金。美国对国内能源多元化的推进以及对非常规油气行业的扶 持推动了页岩气的快速发展。

4）完善的基础设备建设优势。美国成熟的天然气工业使其拥有完善的 输配一体化天然气管网，可为 48 个州输送/输出天然气，且天然气生 产和运输相分离，并实施管网第三方准入措施。这为美国页岩气的开 发利用提供了先天优势。此外，美国在页岩气储气、运输、压缩和纯 化等各个领域也拥有世界领先的基础设施。